Тепловая защита двигателя: Термозащита электродвигателей от перегрева

Содержание

Термозащита электродвигателей от перегрева


Внутренняя защита, встраиваемая в обмотки или клеммную коробку



Для чего нужна встроенная защита двигателя, если электродвигатель уже оснащён реле перегрузки и плавкими предохранителями? В некоторых случаях реле перегрузки не регистрирует перегрузку электродвигателя. Например, в ситуациях:


  • Когда электродвигатель закрыт (недостаточно охлаждается) и медленно нагревается до опасной температуры.

  • При высокой температуре окружающей среды.

  • Когда наружная защита двигателя настроена на слишком высокий ток срабатывания или установлена неправильно.

  • Когда электродвигатель перезапускается несколько раз в течение короткого периода времени и пусковой ток нагревает электродвигатель, что в конечном счёте, может его повредить.


Уровень защиты, который может обеспечить внутренняя защита, указывается в стандарте IEC 60034-11.


Обозначение TP


TP — аббревиатура «thermal protection» — тепловая защита. Существуют различные типы тепловой защиты, которые обозначаются кодом TP (TPxxx). Код включает в себя:


  • Тип тепловой перегрузки, для которой была разработана тепловая защита (1-я цифра)

  • Число уровней и тип действия (2-я цифра)

  • Категорию встроенной тепловой защиты (3-я цифра)


В электродвигателях насосов, самыми распространёнными обозначениями TP являются:


TP 111: Защита от постепенной перегрузки


TP 211: Защита как от быстрой, так и от постепенной перегрузки.













Обозначение


Техническая егрузка и ее варианты (1-я цифра)


Количество уровней и функциональная область (2-я цифра)


Категория 1 (3-я цифра)


ТР 111


Только медленно (постоянная перегрузка)


1 уровень при отключении


1


ТР 112


2


ТР 121


2 уровня при аварийном сигнале и отключении


1


ТР 122


2


ТР 211


Медленно и быстро (постоянная перегрузка, блокировка)


1 уровень при отключении


1


ТР 212


2


ТР 221 ТР 222


2 уровня при аварийном сигнале и отключении


1


2


ТР 311 ТР 321


Только быстро (блокировка)


1 уровень при отключении


1


2


Изображение допустимого температурного уровня при воздействии на электродвигатель высокой температуры. Категория 2 допускает более высокие температуры, чем категория 1.


Все однофазные электродвигатели Grundfos оснащены защитой двигателя по току и температуре в соответствии с IEC 60034-11. Тип защиты двигателя TP 211 означает, что она реагирует как на постепенное, так и на быстрое повышение температуры.


Сброс данных в устройстве и возврат в начальное положение осуществляется автоматически. Трёхфазные электродвигатели Grundfos MG мощностью от 3.0 кВт стандартно оборудованы датчиком температуры PTC. 



Эти электродвигатели были испытаны и одобрены как электродвигатели TP 211, которые реагируют и на медленное, и на быстрое повышение температуры. Другие электродвигатели, используемые для насосов Grundfos (MMG модели D и E, Siemens, и т.п.), могут быть классифицированы как TP 211, но, как правило, они имеют тип защиты TP 111.



Необходимо всегда учитывать данные, указанные на фирменной табличке. Информацию о типе защиты конкретного электродвигателя можно найти на фирменной табличке — маркировка с буквенным обозначением TP (тепловая защита) согласно IEC 60034-11. Как правило, внутренняя защита может быть организована при помощи двух типов устройств защиты: Устройств тепловой защиты или терморезисторов.



Устройства тепловой защиты, встраиваемые в клеммную коробку


В устройствах тепловой защиты, или термостатах, используется биметаллический автоматический выключатель дискового типа мгновенного действия для размыкания и замыкания цепи при достижении определённой температуры. Устройства тепловой защиты называют также «кликсонами» (по названию торговой марки от Texas Instruments). Как только биметаллический диск достигает заданной температуры, он размыкает или замыкает группу контактов в подключённой схеме управления. Термостаты оснащены контактами для нормально разомкнутого или нормально замкнутого режима работы, но одно и то же устройство не может использоваться для двух режимов. Термостаты предварительно откалиброваны производителем, и их установки менять нельзя. Диски герметично изолированы и располагаются на контактной колодке.


Через термостат может подаваться напряжение в цепи аварийной сигнализации — если он нормально разомкнут, или термостат может обесточивать электродвигатель — если он нормально замкнут и последовательно соединён с контактором. Так как термостаты находятся на наружной поверхности концов катушки, то они реагируют на температуру в месте расположения. Применительно к трёхфазным электродвигателям термостаты считаются нестабильной защитой в условиях торможения или в других условиях быстрого изменения температуры. В однофазных электродвигателях термостаты служат для защиты при блокировке ротора.


Тепловой автоматический выключатель, встраиваемый в обмотки


Устройства тепловой защиты могут быть также встроены в обмотки, см. иллюстрацию.



Они действуют как сетевой выключатель как для однофазных, так и для трёхфазных электродвигателей. В однофазных электродвигателях мощностью до 1,1 кВт устройство тепловой защиты устанавливается непосредственно в главном контуре, чтобы оно выполняло функцию устройства защиты на обмотке. Кликсон и Термик — примеры тепловых автоматических выключателей. Эти устройства называют также PTO (Protection Thermique a Ouverture).


Внутренняя установка


В однофазных электродвигателях используется один одинарный тепловой автоматический выключатель. В трёхфазных электродвигателях — два последовательно соединённых выключателя, расположенных между фазами электродвигателя. Таким образом, все три фазы контактируют с тепловым выключателем. Тепловые автоматические выключатели можно установить на конце обмоток, однако это приводит к увеличению времени реагирования. Выключатели должны быть подключены к внешней системе управления. Таким образом электродвигатель защищается от постепенной перегрузки. Для тепловых автоматических выключателей реле — усилителя не требуется.


Тепловые выключатели НЕ ЗАЩИЩАЮТ двигатель при блокировке ротора.


Принцип действия теплового автоматического выключателя


На графике справа показана зависимость сопротивления от температуры для стандартного теплового автоматического выключателя. У каждого производителя эта характеристика своя. TN обычно лежит в интервале 150-160 °C.



Подключение


Подключение трёхфазного электродвигателя со встроенным тепловым выключателем и реле перегрузки.


Обозначение TP на графике


Защита по стандарту IEC 60034-11:


TP 111 (постепенная перегрузка). Для того чтобы обеспечить защиту при блокировке ротора, электродвигатель должен быть оборудован реле перегрузки.


Терморезисторы, встраиваемые в обмотки


Второй тип внутренней защиты — это терморезисторы, или датчики с положительным температурным коэффициентом (PTC). Терморезисторы встраиваются в обмотки электродвигателя и защищают его при блокировке ротора, продолжительной перегрузке и высокой температуре окружающей среды. Тепловая защита обеспечивается с помощью контроля температуры обмоток электродвигателя с помощью PTC датчиков. Если температура обмоток превышает температуру отключения, сопротивление датчика меняется соответственно изменению температуры.




В результате такого изменения внутренние реле обесточивают контур управления внешнего контактора. Электродвигатель охлаждается, и восстанавливается приемлемая температура обмотки электродвигателя, сопротивление датчика понижается до исходного уровня. В этот момент происходит автоматическое приведение модуля управления в исходное положение, если только он предварительно не был настроен на сброс данных и повторное включение вручную.


Если терморезисторы установлены на концах катушки самостоятельно, защиту можно классифицировать только как TP 111. Причина в том, что терморезисторы не имеют полного контакта с концами катушки, и, следовательно, не могут реагировать так быстро, как если бы они изначально были встроены в обмотку.



Система, чувствительная к температуре терморезистора, состоит из датчиков с положительным температурным коэффициентом (PTC), устанавливаемых последовательно, и твердотельного электронного выключателя в закрытом блоке управления. Набор датчиков состоит из трёх — по одному на фазу. Сопротивление в датчике остаётся относительно низким и постоянным в широком диапазоне температур, с резким увеличением при температуре срабатывания. В таких случаях датчик действует как твердотельный тепловой автоматический выключатель и обесточивает контрольное реле. Реле размыкает цепь управления всего механизма для отключения защищаемого оборудования. Когда температура обмотки восстанавливается до допустимого значения, блок управления можно привести в прежнее положение вручную.


Все электродвигатели Grundfos мощностью от 3 кВт и выше оснащены терморезисторами. Система терморезисторов с положительным температурным коэффициентом (PTC) считается устойчивой к отказам, так как в результате выхода из строя датчика или отсоединении провода датчика возникает бесконечное сопротивление, и система срабатывает так же, как при повышении температуры, — происходит обесточивание контрольного реле.

Принцип действия терморезистора


Критические значения зависимости сопротивление/ температура для датчиков системы защиты электродвигателя определены в стандартах DIN 44081/ DIN 44082.


На кривой DIN показано сопротивление в датчиках терморезистора в зависимости от температуры.



По сравнению с PTO терморезисторы имеют следующие преимущества:


  • Более быстрое срабатывание благодаря меньшему объёму и массе

  • Лучше контакт с обмоткой электродвигателя

  • Датчики устанавливаются на каждой фазе

  • Обеспечивают защиту при блокировке ротора


Обозначение TP для электродвигателя с PTC


Защита двигателя TP 211 реализуется, только когда терморезисторы PTC полностью установлены на концах обмоток на заводе-изготовителе. Защита TP 111 реализуется только при самостоятельной установке на месте эксплуатации. Электродвигатель должен пройти испытания и получить подтверждение о соответствии его маркировке TP 211. Если электродвигатель с терморезисторами PTC имеет защиту TP 111, он должен быть оснащён реле перегрузки для предотвращения последствий заклинивания.


Соединение


На рисунках справа представлены схемы подключения трёхфазного электродвигателя, оснащённого терморезисторами PTC, с расцепителями Siemens. Для реализации защиты как от постепенной, так и от быстрой перегрузки, мы рекомендуем следующие варианты подключения электродвигателей, оснащённых датчиками PTC, с защитой TP 211 и TP 111.


Электродвигатели с защитой TP 111



Если электродвигатель с терморезистором имеет маркировку TP 111, это значит, что электродвигатель защищён только от постепенной перегрузки. Для того чтобы защитить электродвигатель от быстрой перегрузки, электродвигатель должен быть оборудован реле перегрузки. Реле перегрузки должно подключаться последовательно к реле PTC.


Электродвигатели с защитой TP 211



Защита TP 211 двигателя обеспечивается, только если терморезистор PTC полностью встроен в обмотки. Защита TP 111 реализуется только при самостоятельном подключении.


Терморезисторы разработаны в соответствии со стандартом DIN 44082 и выдерживают нагрузку Umax 2,5 В DC. Все отключающие элементы предназначены для приёма сигналов от терморезисторов DIN 44082, т.е терморезисторов компании Siemens.


Обратите внимание: Очень важно, чтобы встроенное устройство PTC было последовательно соединено с реле перегрузки. Многократные повторные включения реле перегрузки могут привести к сгоранию обмотки в случае блокировки электродвигателя или пуска при высокой инерции. Поэтому очень важно, чтобы температурные показатели и данные по потребляемому току устройства PTC и реле.

Тепловая защита двигателя

Тепловая защита электродвигателя: особенности устройства


Тепловое реле защиты двигателя – один из распространенных вариантов решения проблемы с перегрузками. Устройства срабатывают в том случае, если продолжительность перегрузки выходит за установленный лимит. Отключение прибора происходит и в момент обрыва одной из фаз.


Набор расцепителей из биметалла – основная конструкционная особенность теплового реле. По пластинам проходит ток двигателя. Нагрев и, как следствие, изгиб пластины происходит при перегреве.


Что же греет биметалл, устойчивый к механическим нагрузкам? Повышенное напряжение. Если имеет место быть скачок напряжения (продолжительный по времени), то искривленная под воздействием высокой температуры пластина приводит в действие механизм реле. Говоря более простыми словами, сработает тепловая защита, которая и разомкнет цепь.


Наличие температурных компенсаторов позволяет нивелировать воздействие температур окружающей среды. Учитывая, что большинство промышленных электродвигателей эксплуатируются в сложных условиях (повышенная температура рабочего пространства – один из примеров), наличие компенсаторов обуславливается серьезной необходимостью.


При каких условиях происходит срабатывание тепловой защиты двигателя? При перегрузке более чем на 20 % от номинального значения.


Место установки реле зависит от конструкции устройства. Допускается монтаж на корпус пускателя или на щит. Распространенной остается практика установки теплового реле непосредственно на сам магнитный пускатель.



Отметим, что тепловая защита помогает уберечь двигатель не только при перегрузках. Она срабатывает при перекосе фаз или затянутом пуске.

Особенности схемы тепловой защиты двигателя



Говорить о том, что существует единственно верная схема подключения, – неправильно. Практика показывает, что схемы тепловой защиты двигателя зависят от технических характеристик прибора и особенностей (количества) подключаемых устройств. Приветствуется подключение реле через катушку с пускателем. В этом случае при перегрузках устройство срабатывает быстрее. Отключение от электропитания предотвращает перегрев и работу на максимальных показателях. Как следствие — резерв работы электродвигателя увеличивается.

Тепловая защита двигателя: виды реле


Перед тем, как приступать к выбору теплового реле, стоит детально ознакомиться с существующими видами защитного устройства.



В специализированных магазинах можно купить тепловое реле следующих видов:

  • РТТ. Подойдет для эффективной защиты асинхронных двигателей.
  • РТЛ. Устройство хорошо себя зарекомендовало при несимметричности тока (как вариант, при выпадении одной из фаз).
  • Реле ТРН. Такой вид реле можно использовать при постоянном токе.
  • РТИ. Отличается собственным электропотреблением (хорошая защита при затянутом пуске).


Выбор во многом зависит от особенностей эксплуатации электродвигателя. Необходимость в установке теплового реле существует в случае наличия угрозы выхода его из строя при перепадах напряжения. Даже если угроза потенциальная, рисковать все равно не стоит.



Защита дорогостоящего промышленного оборудования обойдется дешевле, чем покупка новых агрегатов. Более того, остановка двигателя непременно приведет к простою в работе и дополнительным расходам.


Практика показывает, что тепловое реле помогает ограничить время запуска двигателя при пониженном напряжении.


Для корректного выбора ознакомьтесь с техническими характеристиками реле. Всю информацию можно найти в инструкции по эксплуатации, прилагаемой к устройству. Если у вас есть затруднения при расшифровке маркировки, обратитесь к специалистам — они помогут разобраться, чтобы определиться с выбором. Особенно если двигатель работает во взрыво- или пожароопасной производственной атмосфере. В этом случае его перегрев может стать причиной серьезной технологической аварии.

Защита электродвигателя. Виды, схемы, принцип действия защиты электродвигателя.

Для чего нужна защита двигателя?

Для того чтобы избежать непредвиденных сбоев, дорогостоящего ремонта и последующих потерь из-за простоя электродвигателя, очень важно оборудовать двигатель защитным устройством.

Защита двигателя имеет три уровня:

Внешняя защита от короткого замыкания установки. Устройства внешней защиты, как правило, являются предохранителями разных видов или реле защиты от короткого замыкания. Защитные устройства данного типа обязательны и официально утверждены, они устанавливаются в соответствии с правилами безопасности.

Внешняя защита от перегрузок, т.е. защита от перегрузок двигателя насоса, а, следовательно, предотвращение повреждений и сбоев в работе электродвигателя. Это защита по току.

Встроенная защита двигателя с защитой от перегрева, чтобы избежать повреждений и сбоев в работе электродвигателя. Для встроенного устройства защиты всегда требуется внешний выключатель, а для некоторых типов встроенной защиты двигателя требуется даже реле перегрузки.

Возможные условия отказа двигателя

Во время эксплуатации могут возникать различные неисправности. Поэтому очень важно заранее предусмотреть возможность сбоя и его причины и как можно лучше защитить двигатель. Далее приведён перечень условий отказа, при которых можно избежать повреждений электродвигателя:

• Низкое качество электроснабжения:

• Высокое напряжение

• Пониженное напряжение

• Несбалансированное напряжение/ ток (скачки)

• Изменение частоты

• Неверный монтаж, нарушение условий хранения или неисправность самого электродвигателя

• Постепенное повышение температуры и выход её за допустимый предел:

• недостаточное охлаждение

• высокая температура окружающей среды

• пониженное атмосферное давление (работа на большой высоте над уровнем моря)

• высокая температура рабочей жидкости

• слишком большая вязкость рабочей жидкости

• частые включения/отключения электродвигателя

• слишком большой момент инерции нагрузки (свой для каждого насоса)

• Резкое повышение температуры:

• блокировка ротора

• обрыв фазы

Для защиты сети от перегрузок и короткого замыкания при возникновении каких-либо из перечисленных выше условий отказа необходимо определить, какое устройство защиты сети будет использоваться. Оно должно автоматически отключать питание от сети. Плавкий предохранитель является простейшим устройством, выполняющим две функции. Как правило, плавкие предохранители соединяются между собой при помощи аварийного выключателя, который может отключить двигатель от сети питания. На следующих страницах мы рассмотрим три типа плавких предохранителей с точки зрения их принципа действия и вариантов применения: плавкий предохранительный выключатель, быстродействующие плавкие предохранители и предохранители с задержкой срабатывания.

Плавкий предохранительный выключатель

Плавкий предохранительный выключатель — это аварийный выключатель и плавкий предохранитель, объединённые в едином корпусе. С помощью выключателя можно размыкать и замыкать цепь вручную, в то время как плавкий предохранитель защищает двигатель от перегрузок по току. Выключатели, как правило, используются в связи с выполнением сервисного обслуживания, когда необходимо прервать подачу тока.

Аварийный выключатель имеет отдельный кожух. Этот кожух защищает персонал от случайного контакта с электрическими клеммами, а также защищает выключатель от окисления. Некоторые аварийные выключатели оборудованы встроенными плавкими предохранителями, другие аварийные выключатели поставляются без встроенных плавких предохранителей и оснащены только выключателем.

Устройство защиты от перегрузок по току (плавкий предохранитель) должно различать перегрузки по току и короткое замыкание. Например, незначительные кратковременные перегрузки по току вполне допустимы. Но при дальнейшем увеличении тока устройство защиты должно срабатывать немедленно. Очень важно сразу предотвращать короткие замыкания. Выключатель с предохранителем — пример устройства, используемого для защиты от перегрузок по току. Правильно подобранные плавкие предохранители в выключателе размыкают цепь при токовых перегрузках.

Плавкие предохранители быстрого срабатывания

Быстродействующие плавкие предохранители обеспечивают отличную защиту от короткого замыкания. Однако кратковременные перегрузки, такие как пусковой ток электродвигателя, могут вызвать поломку плавких предохранителей такого вида. Поэтому быстродействующие плавкие предохранители лучше всего использовать в сетях, которые не подвержены действию значительных переходных токов. Обычно такие предохранители выдерживают около 500% своего номинального тока в течение одной четвёртой секунды. По истечении этого времени вставка предохранителя плавится и цепь размыкается. Таким образом, в цепях, где пусковой ток часто превышает 500% номинального тока предохранителя, быстродействующие плавкие предохранители использовать не рекомендуется.

Плавкие предохранители с задержкой срабатывания

Данный тип плавких предохранителей обеспечивает защиту и от перегрузки, и от короткого замыкания. Как правило, они допускают 5-кратное увеличение номинального тока на 10 секунд, и даже более высокие значения тока на более короткое время. Обычно этого достаточно, чтобы электродвигатель был запущен и плавкий предохранитель не открылся. С другой стороны, если возникают перегрузки, которые продолжаются больше, чем время плавления плавкого элемента, цепь также разомкнётся.

Время срабатывания плавкого предохранителя

Время срабатывания плавкого предохранителя — это время плавления плавкого элемента (проволоки), которое требуется для того, чтобы цепь разомкнулась. У плавких предохранителей время срабатывания обратно пропорционально значению тока — это означает, что чем больше перегрузки по току, тем меньше период времени для отключения цепи.

В общем, можно сказать, что у электродвигателей насосов очень короткое время разгона: меньше 1 секунды. В этой связи для электродвигателей подойдут предохранители с задержкой времени срабатывания с номинальным током, соответствующим току полной нагрузки электродвигателя.

Иллюстрация справа демонстрирует принцип формирования характеристики времени срабатывания плавкого предохранителя. Ось абсцисс показывает соотношение между фактическим током и током полной нагрузки: если электродвигатель потребляет ток полной нагрузки или меньше, плавкий предохранитель не размыкается. Но при величине тока, в 10 раз превышающей ток полной нагрузки, плавкий предохранитель разомкнётся практически мгновенно (0,01 с). На оси ординат отложено время срабатывания.

Во время пуска через индукционный электродвигатель проходит достаточно большой ток. В очень редких случаях это приводит к выключению посредством реле или плавких предохранителей. Для уменьшения пускового тока используются различные методы пуска электродвигателя.

Что такое автоматический токовый выключатель и как он работает?

Автоматический токовый выключатель является устройством защиты от перегрузок по току. Он автоматически размыкает и замыкает цепь при заданном значении перегрузки по току. Если токовый выключатель применяется в диапазоне своих рабочих параметров, размыкание и замыкание не наносит ему никакого ущерба. Сразу же после возникновения перегрузки можно легко возобновить работу автоматического выключателя — он просто устанавливается в исходное положение.

Различают два вида автоматических выключателей: тепловые и магнитные.

Тепловые автоматические выключатели

Тепловые автоматические выключатели — это самый надёжный и экономичный тип защитных устройств, которые подходят для электродвигателей. Они могут выдержать большие амплитуды тока, которые возникают при пуске электродвигателя, и защищают электродвигатель от сбоев, таких как блокировка ротора.

Магнитные автоматические выключатели

Магнитные автоматические выключатели являются точными, надёжными и экономичными. Магнитный автоматический выключатель устойчив к изменениям температуры, т.е. изменения температуры окружающей среды не влияют на его предел срабатывания. По сравнению с тепловыми автоматическими выключателями, магнитные автоматические выключатели имеют более точно определённое время срабатывания. В таблице приведены характеристики двух типов автоматических выключателей.

Рабочий диапазон автоматического выключателя

Автоматические выключатели различаются между собой уровнем тока срабатывания. Это значит, что всегда следует выбирать такой автоматический выключатель, который может выдержать самый высокий ток короткого замыкания, который может возникнуть в данной системе.

Функции реле перегрузки

Реле перегрузки:

• При пуске электродвигателя позволяют выдерживать временные перегрузки без разрыва цепи.

• Размыкают цепь электродвигателя, если ток превышает предельно допустимое значение и возникает угроза повреждения электродвигателя.

• Устанавливаются в исходное положение автоматически или вручную после устранения перегрузки.

IEC и NEMA стандартизуют классы срабатывания реле перегрузки.

Обозначение класса срабатывания

Как правило, реле перегрузки реагируют на условия перегрузки в соответствии с характеристикой срабатывания. Для любого стандарта (NEMA или IEC) деление изделий на классы определяет, какой период времени требуется реле на размыкание при перегрузке. Наиболее часто встречающиеся классы: 10, 20 и 30. Цифровое обозначение отражает время, необходимое реле для срабатывания. Реле перегрузки класса 10 срабатывает в течение 10 секунд и менее при 600% тока полной нагрузки, реле класса 20 срабатывает в течение 20 секунд и менее, а реле класса 30 — в течение 30 секунд и менее.

Угол наклона характеристики срабатывания зависит от класса защиты электродвигателя. Электродвигатели IEC обычно адаптированы к определённому варианту использования. Это означает, что реле перегрузки может справляться с избыточным током, величина которого очень близка к максимальной производительности реле. Класс 10 — самый распространённый класс для электродвигателей IEC. Электродвигатели NEMA имеют внутренний конденсатор большей ёмкости, поэтому класс 20 для них применяется чаще.

Реле класса 10 обычно используется для электродвигателей насосов, так как время разгона электродвигателей составляет около 0,1-1 секунды. Для многих высокоинерционных промышленных нагрузок необходимо для срабатывания реле класса 20.

Сочетание плавких предохранителей с реле перегрузки

Плавкие предохранители служат для того, чтобы защитить установку от повреждений, которые могут быть вызваны коротким замыканием. В связи с этим плавкие предохранители должны иметь достаточную ёмкость. Более низкие токи изолируются с помощью реле перегрузки. Здесь номинальный ток плавкого предохранителя соответствует не рабочему диапазону электродвигателя, а току, который может повредить наиболее слабые составляющие установки. Как было упомянуто ранее, плавкий предохранитель обеспечивает защиту от короткого замыкания, но не защиту от перегрузок при низком токе.

На рисунке представлены наиболее важные параметры, формирующие основу согласованной работы плавких предохранителей в сочетании с реле перегрузки.

Очень важно, чтобы плавкий предохранитель сработал прежде, чем другие детали установки получат тепловое повреждение в результате короткого замыкания.

Современные наружные реле защиты двигателя

Усовершенствованные наружные системы защиты двигателя также обеспечивают защиту от перенапряжения, перекоса фаз, ограничивают число включений/выключений, устраняют вибрации. Кроме того, они позволяют контролировать температуру статора и подшипников через датчик температуры (PT100), измерять сопротивление изоляции и регистрировать температуру окружающей среды. В дополнение к этому усовершенствованные наружные системы защиты двигателя могут принимать и обрабатывать сигнал от встроенной тепловой защиты. Далее в этой главе мы рассмотрим устройство тепловой защиты.

Наружные реле защиты двигателя предназначены для защиты трёхфазных электродвигателей при угрозе повреждения двигателя за короткий или более длительный период работы. Кроме защиты двигателя, наружное реле защиты имеет ряд особенностей, которые обеспечивают защиту электродвигателя в различных ситуациях:

• Подаёт сигнал прежде, чем возникает неисправность в результате всего процесса

• Диагностирует возникшие неисправности

• Позволяет выполнять проверку работы реле во время техобслуживания

• Контролирует температуру и наличие вибрации в подшипниках

Можно подключить реле перегрузки к центральной системе управления зданием для постоянного контроля и оперативной диагностики неисправностей. Если в реле перегрузки установлено наружное реле защиты, сокращается период вынужденного простоя из-за прерывания технологического процесса в результате поломки. Это достигается благодаря быстрому обнаружению неисправности и недопущению повреждений электродвигателя.

Например, электродвигатель может быть защищён от:

• Перегрузки

• Блокировки ротора

• Заклинивания

• Частых повторных пусков

• Разомкнутой фазы

• Замыкания на массу

• Перегрева (с помощью сигнала, поступающего от электродвигателя через датчик PT100 или терморезисторы)

• Малого тока

• Предупреждающего сигнала о перегрузке

Настройка наружного реле перегрузки

Ток полной нагрузки при определённом напряжении, указанном в фирменной табличке, является нормативом для настройки реле перегрузки. Так как в сетях разных стран присутствует различное напряжение, электродвигатели для насосов могут использоваться как при 50 Гц, так и при 60 Гц в широком диапазоне напряжений. В связи с этим в фирменной табличке электродвигателя указывается диапазон тока. Если нам известно напряжение, мы можем вычислить точную допустимую нагрузку по току.

Пример вычисления

Зная точную величину напряжения для установки, можно рассчитать ток полной нагрузки при 254 / 440 Y B, 60 Гц.

Данные отображаются в фирменной табличке, какпоказано в иллюстрации.

Вычисления для 60 Гц

Коэффициент усиления напряжения определяется следующими уравнениями:

Расчет фактического тока полной нагрузки (I):

(Значения тока для подключения по схеме «треугольник» и «звезда» при минимальных значениях напряжения)

(Значения тока для подключения по схеме «треугольник» и «звезда» при максимальных значениях напряжения)

Теперь с помощью первой формулы можно рассчитать ток полной нагрузки:

I для «треугольника»:

I для «звезды»:

Величины для тока полной нагрузки соответствуют допустимому значению тока полной нагрузки электродвигателя при 254 Δ/440 Y В, 60 Гц.

Внимание: наружное реле перегрузки электродвигателя всегда устанавливается на номинальное значение тока, указанное в фирменной табличке.

Однако если электродвигатели сконструированы с учётом коэффициента нагрузки, который затем указывается в фирменной табличке, напр., 1.15, заданное значение тока для реле перегрузки может быть увеличено на 15% по сравнению с током полной нагрузки или коэффициентом нагрузки в амперах (SFA — service factor amps), который, как правило, указывается в фирменной табличке.

Внутренняя защита, встраиваемая в обмотки или клеммную коробку

Для чего нужна встроенная защита двигателя, если электродвигатель уже оснащён реле перегрузки и плавкими предохранителями? В некоторых случаях реле перегрузки не регистрирует перегрузку электродвигателя. Например, в ситуациях:

• Когда электродвигатель закрыт (недостаточно охлаждается) и медленно нагревается до опасной температуры.

• При высокой температуре окружающей среды.

• Когда наружная защита двигателя настроена на слишком высокий ток срабатывания или установлена неправильно.

• Когда электродвигатель перезапускается несколько раз в течение короткого периода времени и пусковой ток нагревает электродвигатель, что в конечном счёте, может его повредить.

Уровень защиты, который может обеспечить внутренняя защита, указывается в стандарте IEC 60034-11.

Обозначение TP

TP — аббревиатура «thermal protection» — тепловая защита. Существуют различные типы тепловой защиты, которые обозначаются кодом TP (TPxxx). Код включает в себя:

• Тип тепловой перегрузки, для которой была разработана тепловая защита (1-я цифра)

• Число уровней и тип действия (2-я цифра)

• Категорию встроенной тепловой защиты (3-я цифра)

В электродвигателях насосов, самыми распространёнными обозначениями TP являются:

TP 111: Защита от постепенной перегрузки

TP 211: Защита как от быстрой, так и от постепенной перегрузки.

Обозначение

Техническая егрузка и ее варианты (1-я цифра)

Количество уровней и функциональная область (2-я цифра)

Категория 1 (3-я цифра)

ТР 111

Только медленно (постоянная перегрузка)

1 уровень при отключении

1

ТР 112

2

ТР 121

2 уровня при аварийном сигнале и отключении

1

ТР 122

2

ТР 211

Медленно и быстро (постоянная перегрузка, блокировка)

1 уровень при отключении

1

ТР 212

2

ТР 221 ТР 222

2 уровня при аварийном сигнале и отключении

1

2

ТР 311 ТР 321

Только быстро (блокировка)

1 уровень при отключении

1

2

Изображение допустимого температурного уровня при воздействии на электродвигатель высокой температуры. Категория 2 допускает более высокие температуры, чем категория 1.

Все однофазные электродвигатели Grundfos оснащены защитой двигателя по току и температуре в соответствии с IEC 60034-11. Тип защиты двигателя TP 211 означает, что она реагирует как на постепенное, так и на быстрое повышение температуры.

 

Сброс данных в устройстве и возврат в начальное положение осуществляется автоматически. Трёхфазные электродвигатели Grundfos MG мощностью от 3.0 кВт стандартно оборудованы датчиком температуры PTC.

Эти электродвигатели были испытаны и одобрены как электродвигатели TP 211, которые реагируют и на медленное, и на быстрое повышение температуры. Другие электродвигатели, используемые для насосов Grundfos (MMG модели D и E, Siemens, и т.п.), могут быть классифицированы как TP 211, но, как правило, они имеют тип защиты TP 111.

Необходимо всегда учитывать данные, указанные на фирменной табличке. Информацию о типе защиты конкретного электродвигателя можно найти на фирменной табличке — маркировка с буквенным обозначением TP (тепловая защита) согласно IEC 60034-11. Как правило, внутренняя защита может быть организована при помощи двух типов устройств защиты: Устройств тепловой защиты или терморезисторов.

Устройства тепловой защиты, встраиваемые в клеммную коробку

В устройствах тепловой защиты, или термостатах, используется биметаллический автоматический выключатель дискового типа мгновенного действия для размыкания и замыкания цепи при достижении определённой температуры. Устройства тепловой защиты называют также «кликсонами» (по названию торговой марки от Texas Instruments). Как только биметаллический диск достигает заданной температуры, он размыкает или замыкает группу контактов в подключённой схеме управления. Термостаты оснащены контактами для нормально разомкнутого или нормально замкнутого режима работы, но одно и то же устройство не может использоваться для двух режимов. Термостаты предварительно откалиброваны производителем, и их установки менять нельзя. Диски герметично изолированы и располагаются на контактной колодке.

Через термостат может подаваться напряжение в цепи аварийной сигнализации — если он нормально разомкнут, или термостат может обесточивать электродвигатель — если он нормально замкнут и последовательно соединён с контактором. Так как термостаты находятся на наружной поверхности концов катушки, то они реагируют на температуру в месте расположения. Применительно к трёхфазным электродвигателям термостаты считаются нестабильной защитой в условиях торможения или в других условиях быстрого изменения температуры. В однофазных электродвигателях термостаты служат для защиты при блокировке ротора.

Тепловой автоматический выключатель, встраиваемый в обмотки

Устройства тепловой защиты могут быть также встроены в обмотки, см. иллюстрацию.

Они действуют как сетевой выключатель как для однофазных, так и для трёхфазных электродвигателей. В однофазных электродвигателях мощностью до 1,1 кВт устройство тепловой защиты устанавливается непосредственно в главном контуре, чтобы оно выполняло функцию устройства защиты на обмотке. Кликсон и Термик — примеры тепловых автоматических выключателей. Эти устройства называют также PTO (Protection Thermique a Ouverture).

Внутренняя установка

В однофазных электродвигателях используется один одинарный тепловой автоматический выключатель. В трёхфазных электродвигателях — два последовательно соединённых выключателя, расположенных между фазами электродвигателя. Таким образом, все три фазы контактируют с тепловым выключателем. Тепловые автоматические выключатели можно установить на конце обмоток, однако это приводит к увеличению времени реагирования. Выключатели должны быть подключены к внешней системе управления. Таким образом электродвигатель защищается от постепенной перегрузки. Для тепловых автоматических выключателей реле — усилителя не требуется.

Тепловые выключатели НЕ ЗАЩИЩАЮТ двигатель при блокировке ротора.

Принцип действия теплового автоматического выключателя

На графике справа показана зависимость сопротивления от температуры для стандартного теплового автоматического выключателя. У каждого производителя эта характеристика своя. TN обычно лежит в интервале 150-160 °C.

Подключение

Подключение трёхфазного электродвигателя со встроенным тепловым выключателем и реле перегрузки.

Обозначение TP на графике

Защита по стандарту IEC 60034-11:

TP 111 (постепенная перегрузка). Для того чтобы обеспечить защиту при блокировке ротора, электродвигатель должен быть оборудован реле перегрузки.

Терморезисторы, встраиваемые в обмотки

Второй тип внутренней защиты — это терморезисторы, или датчики с положительным температурным коэффициентом (PTC). Терморезисторы встраиваются в обмотки электродвигателя и защищают его при блокировке ротора, продолжительной перегрузке и высокой температуре окружающей среды. Тепловая защита обеспечивается с помощью контроля температуры обмоток электродвигателя с помощью PTC датчиков. Если температура обмоток превышает температуру отключения, сопротивление датчика меняется соответственно изменению температуры.

В результате такого изменения внутренние реле обесточивают контур управления внешнего контактора. Электродвигатель охлаждается, и восстанавливается приемлемая температура обмотки электродвигателя, сопротивление датчика понижается до исходного уровня. В этот момент происходит автоматическое приведение модуля управления в исходное положение, если только он предварительно не был настроен на сброс данных и повторное включение вручную.

Если терморезисторы установлены на концах катушки самостоятельно, защиту можно классифицировать только как TP 111. Причина в том, что терморезисторы не имеют полного контакта с концами катушки, и, следовательно, не могут реагировать так быстро, как если бы они изначально были встроены в обмотку.

Система, чувствительная к температуре терморезистора, состоит из датчиков с положительным температурным коэффициентом (PTC), устанавливаемых последовательно, и твердотельного электронного выключателя в закрытом блоке управления. Набор датчиков состоит из трёх — по одному на фазу. Сопротивление в датчике остаётся относительно низким и постоянным в широком диапазоне температур, с резким увеличением при температуре срабатывания. В таких случаях датчик действует как твердотельный тепловой автоматический выключатель и обесточивает контрольное реле. Реле размыкает цепь управления всего механизма для отключения защищаемого оборудования. Когда температура обмотки восстанавливается до допустимого значения, блок управления можно привести в прежнее положение вручную.

Все электродвигатели Grundfos мощностью от 3 кВт и выше оснащены терморезисторами. Система терморезисторов с положительным температурным коэффициентом (PTC) считается устойчивой к отказам, так как в результате выхода из строя датчика или отсоединении провода датчика возникает бесконечное сопротивление, и система срабатывает так же, как при повышении температуры, — происходит обесточивание контрольного реле.

Принцип действия терморезистора

Критические значения зависимости сопротивление/ температура для датчиков системы защиты электродвигателя определены в стандартах DIN 44081/ DIN 44082.

На кривой DIN показано сопротивление в датчиках терморезистора в зависимости от температуры.

По сравнению с PTO терморезисторы имеют следующие преимущества:

• Более быстрое срабатывание благодаря меньшему объёму и массе

• Лучше контакт с обмоткой электродвигателя

• Датчики устанавливаются на каждой фазе

• Обеспечивают защиту при блокировке ротора

Обозначение TP для электродвигателя с PTC

Защита двигателя TP 211 реализуется, только когда терморезисторы PTC полностью установлены на концах обмоток на заводе-изготовителе. Защита TP 111 реализуется только при самостоятельной установке на месте эксплуатации. Электродвигатель должен пройти испытания и получить подтверждение о соответствии его маркировке TP 211. Если электродвигатель с терморезисторами PTC имеет защиту TP 111, он должен быть оснащён реле перегрузки для предотвращения последствий заклинивания.

Соединение

На рисунках справа представлены схемы подключения трёхфазного электродвигателя, оснащённого терморезисторами PTC, с расцепителями Siemens. Для реализации защиты как от постепенной, так и от быстрой перегрузки, мы рекомендуем следующие варианты подключения электродвигателей, оснащённых датчиками PTC, с защитой TP 211 и TP 111.

Электродвигатели с защитой TP 111

Если электродвигатель с терморезистором имеет маркировку TP 111, это значит, что электродвигатель защищён только от постепенной перегрузки. Для того чтобы защитить электродвигатель от быстрой перегрузки, электродвигатель должен быть оборудован реле перегрузки. Реле перегрузки должно подключаться последовательно к реле PTC.

Электродвигатели с защитой TP 211

Защита TP 211 двигателя обеспечивается, только если терморезистор PTC полностью встроен в обмотки. Защита TP 111 реализуется только при самостоятельном подключении.

Терморезисторы разработаны в соответствии со стандартом DIN 44082 и выдерживают нагрузку Umax 2,5 В DC. Все отключающие элементы предназначены для приёма сигналов от терморезисторов DIN 44082, т.е терморезисторов компании Siemens.

Обратите внимание: Очень важно, чтобы встроенное устройство PTC было последовательно соединено с реле перегрузки. Многократные повторные включения реле перегрузки могут привести к сгоранию обмотки в случае блокировки электродвигателя или пуска при высокой инерции. Поэтому очень важно, чтобы температурные показатели и данные по потребляемому току устройства PTC и реле

Способы защиты электродвигателей | Техпривод


Верный признак того, что с двигателем происходит что-то неладное — значительное повышение температуры корпуса. Причины перегрева могут быть разные:

  • выход за пределы параметров питающего напряжения
  • неправильное подключение схемы питания
  • электрическая неисправность двигателя
  • механическая неисправность двигателя
  • перегрузка электродвигателя со стороны нагрузки
  • несоответствие условий окружающей среды


Рассмотрим различные способы защиты электродвигателя от перегрева и связанного с ним понижения механической мощности.

Защита от перегрузки


Перегрузка приводит к повышению тока обмоток. Если ток превысит номинальное значение для данного двигателя и условий работы, привод начнет перегреваться.


Для защиты от перегрузки по току используют тепловые реле и автоматы защиты. Настройка защитного устройства должна проводиться в соответствии с номинальным током двигателя. Если в нормальном режиме двигатель работает на мощности ниже номинальной, уставку теплового реле или автомата защиты целесообразно понизить, измерив рабочий ток привода.

Защита от короткого замыкания


Короткое замыкание (КЗ) может произойти не только в обмотке двигателя, но также в коробке с клеммами, в питающем кабеле или пусковой схеме. По этой причине целесообразно устанавливать защиту от КЗ на вводе питания пускателя. Обычно применяют предохранители и защитные автоматы, причем трехполюсные автоматы предпочтительнее, поскольку в случае аварии они полностью отключают питание от электродвигателя — при коротком замыкании срабатывает электромагнитный расцепитель.

Выход за пределы параметров питающего напряжения


Согласно ГОСТ 28173, электродвигатели могут эксплуатироваться при отклонении напряжения ±5% или отклонении частоты ±2%. При выходе за эти диапазоны мощность двигателя окажется ниже номинальной, поскольку температура обмоток статора может быть слишком высока.


Уровень напряжения контролируется с помощью реле контроля фаз, которые могут отключать двигатель в случае выхода напряжения по любой из фаз за установленные пределы. Дополнительные функции реле – контроль обрыва, чередования и асимметрии фаз.


Существуют также специализированные реле защиты двигателя, которые могут контролировать множество других параметров – перегруз или недогруз двигателя, асимметрию токов, перегрев и др.


Особенности защиты при питании двигателя через преобразователь частоты, где напряжение и частота значительно отклоняются от номинала, будут рассмотрены ниже.

Защита от перегрева


Источник перегрева может находиться в обмотке статора, в роторе, подшипниках, в месте электрического подключения. Во всех перечисленных случаях тепловая энергия выделяется на корпусе электродвигателя. Как правило, источником нагрева является обмотка, поэтому температурные датчики обычно устанавливают около нее, в лобовой части двигателя, которая меньше всего охлаждается вентилятором обдува.


В качестве датчиков используют полупроводниковые PTC терморезисторы (термисторы или позисторы). Термисторная защита наиболее эффективна, поскольку реагирует на все возможные причины возникновения перегрева — заклинивание подшипников или нагрузки (быстрое нагревание), перегрузка, обрыв фазы или плохое охлаждение (медленное нагревание).


Стандартное сопротивление позистора при температуре +25°С должно быть не более 300 Ом. При повышении температуры до пороговой сопротивление резко возрастает до значений более 2 кОм.


Если электродвигатель расположен в ответственном месте, целесообразно установить несколько датчиков внутри него и на корпусе с целью постоянного мониторинга и быстрого реагирования на внештатные ситуации.


Для защиты от перегрева корпуса очень важно обеспечить правильную работу воздушного охлаждения. В системе охлаждения используется вентилятор обдува, крыльчатка которого насажена на вал электродвигателя. Эффективность обдува снижается с повышением температуры окружающей среды. Рабочая мощность двигателя может быть равна номинальной при температуре среды не выше 40°С.


При повышении температуры воздуха мощность на валу должна быть снижена, иначе двигатель начнет перегреваться. Так, при температуре окружающей среды +60°С мощность не должна превышать 82% от номинала.


На перегрев двигателя также влияет высота его установки над уровнем моря. Это связано с меньшей эффективностью отбора тепла воздушным потоком на больших высотах. Например, если на высотах до 1000 м рабочая мощность может быть равна номинальной, то на высоте 4000 м мощность необходимо снизить до 80%.


На большой высоте и при высокой температуре окружающей среды можно не понижать механическую мощность , если обеспечить принудительное интенсивное охлаждение. Более того, при интенсивном охлаждении и нормальных условиях работы можно добиться мощности выше номинала. В таких случаях нужно уделить особое внимание мониторингу температуры двигателя.

Защита двигателя при использовании частотного преобразователя


Преобразователь частоты – это электронное устройство, способное реализовать программно или аппаратно различные виды защиты.


Частотный преобразователь позволяет изменять скорость вращения вала. При этом изменяется не только частота питающего напряжения, но и величина напряжения. Важно правильно устанавливать рабочие точки на вольт-частотной характеристике двигателя.


В частном случае отношение напряжения к частоте является константой. Однако, исходя из принципов и задач регулирования, можно менять это отношение, изменяя форму кривой регулирования. Например, из-за понижения момента на низких частотах прибегают к увеличению минимального выходного напряжения, что, при злоупотреблении, может привести к перегреву.


При работе двигателя от частотного преобразователя, когда скорость вращения может быть гораздо меньше номинала, необходимо устанавливать принудительное независимое воздушное охлаждение.


Другие полезные материалы:
Электротехнический дайджест. Выпуск №1
Работа частотника с однофазным двигателем
Техническое обслуживание преобразователя частоты
Почему греется электродвигатель

принцип работы, виды, схема подключения + регулировка и маркировка

Долговечность и надежность в эксплуатации любой установки с электрическим двигателем зависит от различных факторов. Однако в значительной мере на срок службы мотора влияют токовые перегрузки. Чтобы их предупредить подключают тепловое реле, защищающее основной рабочий орган электромашины.

Мы расскажем, как подобрать устройство, предсказывающее назревание аварийных ситуаций с превышением максимально допустимых показателей тока. В представленной нами статье описан принцип действия, приведены разновидности и их характеристики. Даны советы по подключению и грамотной настройке.

Содержание статьи:

Зачем нужны защитные аппараты?

Даже если электропривод грамотно спроектирован и используется без нарушения базовых правил эксплуатации, всегда остается вероятность возникновения неисправностей.

К аварийным режимам работы относят однофазные и многофазные КЗ, тепловые перегрузки электрооборудования, заклинивание ротора и разрушение подшипникового узла, обрыв фазы.

Функционируя в режиме повышенных нагрузок, электрический двигатель расходует огромное количество электроэнергии. А при регулярном превышении показателей номинального напряжения оборудование интенсивно нагревается.

В результате быстро изнашивается изоляция, что приводит к значительному снижению эксплуатационного срока электромеханических установок. Чтобы исключить подобные ситуации, в цепи электрического тока подключают реле тепловой защиты. Их основная функция – обеспечить нормальный режим работы потребителей.

Они отключают мотор с определенной выдержкой времени, а в некоторых случаях – мгновенно, чтобы предотвратить разрушение изоляции или повреждение отдельных частей электроустановки.

Устройства тепловой защитыУстройства тепловой защиты

Токовое реле постоянно защищает электрический двигатель от обрыва фазы и технологических перегрузок, а также торможения ротора. Это главные причины, из-за которых возникают аварийные режимы

С целью не допустить понижение сопротивления изоляции задействуют устройства защитного отключения, ну а если поставлена задача предотвратить нарушение охлаждения, подключают специальные аппараты встроенной тепловой защиты.

Устройство и принцип работы ТР

Конструктивно стандартное электротепловое реле представляет собой небольшой аппарат, который состоит из чувствительной биметаллической пластины, нагревательной спирали, рычажно-пружинной системы и электрических контактов.

Биметаллическую пластину изготовляют из двух разнородных металлов, как правило, инвара и хромоникелевой стали, прочно соединенных вместе в процессе сварки. Один металл обладает большим температурным коэффициентом расширения, чем другой, поэтому нагреваются они с разной скоростью.

При токовой перегрузке незафиксированная часть пластины прогибается к материалу с меньшим значением коэффициента теплового расширения. Это оказывает силовое воздействие на систему контактов в защитном устройстве и активирует отключение электроустановки при перегреве.

В большинстве моделей механических тепловых реле есть две группы контактов. Одна пара – нормально разомкнутые, другая – замкнутые постоянно. Когда срабатывает защитное устройство, в контактах меняется состояние. Первые замыкаются, а вторые становятся разомкнутыми.

Электронное релеЭлектронное реле

В электронных ТР задействуют специальные датчики и чувствительные зонды, реагирующие на повышение тока. В микропроцессоре таких защитных устройств запрограммированы параметры, определяющие ситуации, когда необходимо отключать подачу электропитания

Ток детектирует интегрированный трансформатор, после чего электроника обрабатывает полученные данные. Если значение тока в настоящий момент времени больше, чем уставка, импульс мгновенно передается прямо на выключатель.

Размыкая внешний контактор, реле с электронным механизмом блокирует нагрузку. Само устанавливается на контактор.

Биметаллическая пластина может быть нагрета непосредственно – за счет воздействия пикового тока нагрузки на металлическую полосу или косвенно, при помощи отдельного термоэлемента. Нередко эти принципы объединяют в одном аппарате тепловой защиты. При комбинированном нагреве прибор имеет лучшие рабочие характеристики.

Биметаллическая пластинаБиметаллическая пластина

После остывания пластина возвращается в исходное состояние. Коммутирующие контакты автоматически замыкаются либо нужно принудительно приводить их в замкнутое состояние

Базовые характеристики токового реле

Основной характеристикой коммутатора тепловой защиты является выраженная зависимость времени срабатывания от протекающего по нему тока — чем больше величина, тем быстрее он сработает. Это свидетельствует об определенной инерционности релейного элемента.

Направленное перемещение частиц-носителей заряда через любой электроприбор, и электрокотел, генерирует тепло. При номинальном токе его допустимая длительность стремится к бесконечности.

А при значениях, превышающих номинальные показатели, в оборудовании повышается температура, что приводит к преждевременному износу изоляции.

Отключение электродвигателяОтключение электродвигателя

Обрыв цепи мгновенно блокирует дальнейший рост температурных показателей. Это дает возможность предупредить перегрев двигателя и предотвратить аварийный выход из строя электрической установки

Номинальная нагрузка самого мотора – ключевой фактор, определяющий выбор прибора. Показатель в интервале 1,2-1,3 обозначает успешное срабатывание при токовой перегрузке в 30% на временном отрезке в 1200 секунд.

Продолжительность перегрузки может негативно сказаться на состоянии электрооборудования — при кратковременном воздействии в 5-10 минут нагревается только обмотка мотора, которая имеет небольшую массу. А при длительных нагревается весь двигатель, что чревато серьезными поломками. Или вовсе может потребоваться замена сгоревшего оборудования новым.

Чтобы максимально уберечь объект от перегрузки, следует конкретно под него использовать реле тепловой защиты, время срабатывания которого будет соответствовать максимально допустимым показателям перегрузки конкретного электродвигателя.

На практике собирать под каждый тип мотора нецелесообразно. Один релейный элемент задействуют для защиты двигателей различного конструктивного исполнения. При этом гарантировать надежную защиту в полном рабочем интервале, ограниченном минимальной и максимальной нагрузкой, невозможно.

Зависимость тока от нагрузкиЗависимость тока от нагрузки

Повышение показателей тока не сразу приводит к опасному аварийному состоянию оборудования. Прежде чем ротор и статор нагреются до предельной температуры, пройдет некоторое время

Поэтому нет крайней необходимости в том, чтобы защитное устройство реагировало на каждое, даже незначительное повышение тока. Реле должно отключать электродвигатель только в тех случаях, когда есть опасность быстрого износа изоляционного слоя.

Виды реле тепловой защиты

Существует несколько видов реле для защиты электрических двигателей от обрыва фаз и токовых перегрузок. Все они отличаются конструкционными особенностями, типом используемых МП и применением в разных моторах.

ТРП. Однополюсный коммутационный аппарат с комбинированной системой нагрева. Предназначен для защиты асинхронных трехфазных электромоторов от токовых перегрузок. Применяется ТРП в электросетях постоянного тока с базисным напряжением в условиях нормальной работы не больше 440 В. Отличается устойчивостью к вибрациям и ударам.

РТЛ. Обеспечивают двигателям защиту в таких случаях:

  • при выпадении одной из трех фаз;
  • асимметрии токов и перегрузок;
  • затянутого пуска;
  • заклинивания исполнительного механизма.

Их можно устанавливать с клеммами КРЛ отдельно от магнитных пускателей или монтировать непосредственно на ПМЛ. Устанавливаются на рейках стандартного типа, класс защиты – IP20.

РТТ. Защищают асинхронные трехфазные машины с короткозамкнутым ротором от затянутого старта механизма, длительных перегрузок и асимметрии, то есть перекоса фаз.

Реле типа РТТРеле типа РТТ

РТТ могут быть использованы в качестве комплектующих частей в различных схемах управления электроприводами, а также для интеграции в пускатели серии ПМА

ТРН. Двухфазные коммутаторы, которые контролируют пуск электроустановки и режим работы мотора. Практически не зависят от температуры внешней среды, имеют только систему ручного возврата контактов в начальное состояние. Их можно использовать в сетях постоянного тока.

РТИ. Электрические переключающие аппараты с постоянным, хоть и небольшим потреблением электроэнергии. Монтируются на контакторах серии КМИ. Работают вместе с предохранителями/.

Твердотельные токовые реле. Представляют собой небольшие электронные устройства на три фазы, в конструкции которых нет подвижных частей.

Функционируют по принципу вычисления средних значений температур двигателя, осуществляя для этого постоянный мониторинг рабочего и пускового тока. Отличаются невосприимчивостью к изменениям в окружающей среде, а потому используются во взрывоопасных зонах.

РТК. Пусковые коммутаторы для контроля температуры в корпусе электрооборудования. Используются в схемах автоматики, где тепловые реле выступают в качестве комплектующих деталей.

Реле тепловой защитыРеле тепловой защиты

Чтобы обеспечить надежную работу электрооборудования, релейный элемент должен обладать такими качествами, как чувствительность и быстродействие, а также селективность

Важно помнить, что ни один вид из выше рассмотренных приборов не является пригодным для защиты цепей от короткого замыкания.

Устройства тепловой защиты лишь предотвращают аварийные режимы, которые возникают при нештатной работе механизма или перегрузке.

Электрооборудование может перегореть еще до начала срабатывания реле. Для комплексной защиты их нужно дополнять предохранителями или компактными автоматическими выключателями модульной конструкции.

Подключение, регулировка и маркировка

Коммутационный прибор перегрузки, в отличие от электрического автомата, не разрывает силовую цепь непосредственно, а лишь подает сигнал на временное отключение объекта при аварийном режиме. Нормально включенный контакт у него работает как кнопка «стоп» контактора и подсоединяется по последовательной схеме.

Схема подключения устройств

В конструкции реле не нужно повторять абсолютно все функции силовых контактов при успешном срабатывании, поскольку оно подключается непосредственно к МП. Такое исполнение позволяет существенно сэкономить материалы для силовых контактов. Намного легче в управляющей цепи подключить малый ток, чем сразу отключать три фазы с большим.

Во многих схемах подключения теплового реле к объекту используют постоянно замкнутый контакт. Его последовательно соединяют с клавишей «стоп» пульта управления и обозначают НЗ – нормально замкнутый, или NC – normal connected.

Разомкнутый контакт при такой схеме может быть использован для инициализации срабатывания тепловой защиты. Схемы подсоединения электромоторов, в которых подключено реле тепловой защиты, могут значительно отличаться в зависимости от наличия дополнительных устройств или технических особенностей.

Схема подключения релеСхема подключения реле

В стандартной простой схеме ТР подключают к выходу низковольтного пускателя на электрический двигатель. Дополнительные контакты прибора в обязательном порядке соединяют последовательно с катушкой пускателя

Это обеспечит надежную защиту от перегрузок электрооборудования. В случае недопустимого превышения предельных значений тока релейный элемент разомкнет цепь, моментально отключая МП и двигатель от электропитания.

Подключение и установку теплового реле, как правило, производят вместе с магнитным пускателем, предназначенным для коммутации и запуска электрического привода. Однако есть виды, которые монтируют на DIN-рейку или специальную панель.

Тонкости регулировки релейных элементов

Одним из главных требований к устройствам защиты электродвигателей является четкое действие аппаратов при возникновении аварийных режимов работы мотора. Очень важно правильно его подобрать и отрегулировать настройки, поскольку ложные срабатывания абсолютно недопустимы.

Подключение токового релеПодключение токового реле

Электротепловое реле, которое оптимально подходит к конкретному типу двигателя по всем техническим параметрам, способно обеспечить надежную защиту от перегрузок по каждой фазе, предотвратить затяжной старт установки, не допустить аварийных ситуаций с заклиниванием ротора

Среди преимуществ использования токовых элементов защиты также следует отметить довольно высокую скорость и широкий диапазон срабатывания, удобство монтажа. Чтобы обеспечить своевременное отключение электромотора при перегрузке, реле тепловой защиты необходимо настраивать на специальной платформе/стенде.

В таком случае исключается неточность из-за естественного неравномерного разброса номинальных токов в НЭ. Для проверки защитного устройства на стенде применяется метод фиктивных нагрузок.

Через термоэлемент пропускают электрический ток пониженного напряжения, чтобы смоделировать реальную тепловую нагрузку. После этого по таймеру безошибочно определяют точное время срабатывания.

Настраивая базовые параметры, следует стремиться к таким показателям:

  • при 1,5-кратном токе устройство должно отключать двигатель через 150 с;
  • при 5…6-кратном токе оно должно отключать мотор через 10 с.

Если время срабатывания не соответствует норме, релейный элемент необходимо отрегулировать посредством контрольного винта.

Релейный элементРелейный элемент

Для корректной работы обязательно нужно настроить прибор на наибольший допустимый электрический ток двигателя и температуру воздуха

Это делают в тех случаях, когда значения номинального тока НЭ и мотора отличаются, а также если температура окружающей среды ниже номинальной (+40 ºC) более, чем на 10 градусов по шкале Цельсия.

Ток срабатывания электротеплового коммутатора уменьшается с повышением температуры вокруг рассматриваемого объекта, так как нагрев биметаллической полосы зависит от этого параметра. При существенных отличиях необходимо дополнительно отрегулировать ТР или подобрать более подходящий термоэлемент.

Резкие колебания температурных показателей сильно влияют на работоспособность токового реле. Поэтому очень важно выбирать НЭ, способный эффективно выполнять основные функции с учетом реальных значений.

Руководство по подключению ТРРуководство по подключению ТР

ТР рекомендовано размещать в одном помещении с защищаемой электроустановкой. Их нельзя монтировать близко к теплогенераторам, нагревательным печам и другим источникам тепла

К реле с температурной компенсацией эти ограничения не относятся. Токовую уставку защитного аппарата можно регулировать в диапазоне 0,75-1,25х от значений номинального тока термоэлемента. Настройку выполняют поэтапно.

В первую очередь вычисляют поправку E1 без температурной компенсации:

E1=(Iном-Iнэ)/c×Iнэ,

Где

  • Iном – номинальный ток нагрузки двигателя,
  • Iнэ – номинальный ток рабочего нагревательного элемента в реле,
  • c – цена деления шкалы, то есть эксцентрика (c=0,055 для защищенных пускателей, c=0,05 для открытых).

Следующий шаг – определение поправки E2 на температуру окружающего воздуха:

E2=(ta-30)/10,

Где ta (ambient temperature) – температура внешней среды в градусах Цельсия.

Последний этап – нахождение суммарной поправки:

E=E1+E2.

Суммарная поправка E может быть со знаком «+» или «-». Если в результате получается дробная величина, ее обязательно нужно округлить до целого в меньшую/большую по модулю сторону, в зависимости от характера токовой нагрузки.

Чтобы настроить реле, эксцентрик переводят на полученное значение суммарной поправки. Высокая температура срабатывания уменьшает зависимость работы защитного аппарата от внешних показателей.

Настройка токового релеНастройка токового реле

Реле тепловой защиты допускает ручную плавную регулировку величины тока срабатывания устройства в пределах ±25% от значения номинального тока электромеханической установки

Регулировка этих показателей осуществляется специальным рычагом, перемещение которого изменяет первоначальный изгиб биметаллической пластины. Настройка тока срабатывания в более широком диапазоне осуществляется заменой термоэлементов.

В современных коммутационных аппаратах защиты от перегрузки есть тестовая кнопка, которая позволяет проверить исправность устройства без специального стенда. Также есть клавиша для сброса всех настроек. Обнулить их можно автоматически или вручную. Кроме того, изделие комплектуют индикатором текущего состояния электроприбора.

Маркировка электротепловых реле

Защитные аппараты подбирают в зависимости от величины мощности электрического двигателя. Основная часть ключевых характеристик скрыта в условном обозначении.

Маркировка тепловых релеМаркировка тепловых реле

Так выглядит маркировка тепловых реле завода КЭАЗ. Важно при выборе обратить внимание на значение номинального тока рассматриваемой модели, чтобы оно было достаточным

Акцентировать внимание следует на отдельных моментах:

  1. Диапазон значений токов уставки (указан в скобках) у разных производителей отличается минимально.
  2. Буквенные обозначения конкретного типа исполнения могут различаться.
  3. Климатическое исполнение нередко подается в виде диапазона. К примеру, УХЛ3О4 нужно читать так: УХЛ3-О4.

Сегодня можно купить самые разные вариации прибора: реле для переменного и постоянного тока, моностабильные и бистабильные, аппараты с замедлением при включении/отключении, реле тепловой защиты с ускоряющими элементами, ТР без удерживающей обмотки, с одной обмоткой или несколькими.

Эти параметры не всегда отображены в маркировке устройств, но обязательно должны быть указаны в техпаспорте электротехнических изделий.

С устройством, разновидностями и маркировкой электромагнитного реле ознакомит , с которой мы рекомендуем ознакомиться.

Выводы и полезное видео по теме

Устройство и принцип функционирования токового реле для эффективной защиты электродвигателя на примере устройства РТТ 32П:

Правильная защита от перегрузки и обрыва фаз – залог длительной безотказной работы электрического мотора. Видео о том, как реагирует релейный элемент в случае нештатной работы механизма:

Как подсоединить устройство тепловой защиты к МП, принципиальные схемы электротеплового реле:

Реле тепловой защиты от перегрузок – обязательный функциональный элемент любой системы управления электроприводом. Оно реагирует на ток, который проходит на двигатель, и активируется, когда температура электромеханической установки достигает предельных значений. Это дает возможность максимально продлить срок эксплуатации экологически безопасных электродвигателей.

Пишите, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке. Расскажите, как вы выбирали и настраивали тепловое реле для собственного электромотора. Делитесь полезными сведениями, задавайте вопросы, размещайте фотоснимки по теме статьи.

Как подобрать тепловое реле для защиты электродвигателя?


При длительной работе электрический двигатель имеет тенденцию перегреваться. Слишком большая мощность, проходящая по цепи, повышает температуру устройства. В результате обмотки перегреваются, а изоляция портится. Это приводит к замыканию между витками, которое провоцирует выгорание полюсов мотора. Даже возникновение одной из перечисленных проблем влечет за собой сбой в работе механизма и обязательный ремонт, который существенно ударит по бюджету.


Чтобы этого избежать, в цепь питания устанавливают тепловое реле для защиты. Оно «считывает» номинал тока, проходящий по цепи, и если он длительное время превышает норму – размыкает контакты. Прекращается подача тока, а электрический мотор останавливает работу. Но чтобы реле работало правильно, необходимо учитывать несколько особенностей.


Главное о конструкции.


Существуют разные виды реле, но основные элементы у них одинаковы. Главное – биметаллическая пластина, которая запускает работу механизма. Это самый чувствительный элемент в конструкции. В зависимости от температурных показателей, в которых находится прибор, меняется время срабатывания. Если температура растет, оно уменьшается. Это небольшая, но важная погрешность. Поэтому при выборе отдавайте предпочтение пластинам с большой температурой.


Сама биметаллическая деталь крепко зафиксирована на оси реле. Для регуляции значения тока используют шунты, которые закрепляются в корпусе. Иногда внутри реле можно найти нихромовые нагреватели. Их придется подключать отдельно, по одной из схем: параллельной или последовательной. Также в комплект включена пружина цилиндрической формы, которая одним концом касается пластины, а другим прикреплена к изоляционной колодке. Если ток перегрузки превышает уставной или равен ему длительное время, колодка поворачивается (под воздействием биметалла), разрывая контакт.


Основные обозначения.


Прежде чем решать, какой вид защиты подойдет, нужно узнать расшифровку маркировки прибора. На корпусе и в паспорте устройства указан:


1. Рабочий ток. Реле срабатывает, когда напряжение доходит до этого значения.


2. Номинал тока для биметаллической пластины. Это то значение, при превышении которого устройство не отключится сразу же.


3. Время-токовые характеристики. Время срабатывания устройства в зависимости от величины напряжения.


4. Токовый диапазон. Он определяет, при каких параметрах реле работает.


5. Крайние токовые уставки.


В паспорте указывают и дополнительные сведения, например, данные для монтажа или способности работы прибора при наличии опасных веществ.


Методика выбора.


Каждый электрический двигатель имеет свой диапазон мощности, в зависимости от этого и нужно выбирать реле. Ориентируемся на номинал тока, который обозначается символом In. Он написан на корпусе устройства и в инструкции. Обычно указывают две цифры, первую для сети мощностью 220 вольт, а вторую для 380 вольт. Далее анализируем характеристики прибора и реле, сравниваем их. При рассмотрении время-токовых параметров учитывайте, что время срабатывания их холодного и перегретого состояния будет разным.


Обычно перед покупкой просматривают специальную таблицу, в которой приведены технические характеристики реле различных видов. Так легче подобрать оптимальный вариант. И у мотора, и у реле защиты есть специальная кривая, на которой изображена зависимость токопрохождения от величины тока. Для бесперебойной работы обоих устройств эта кривая должна быть разной. У двигателя она должна находиться выше.


Главное правило: номинальный ток мотора = уставке тока срабатывания. То есть, чтобы механизм начал разрыв цепи, необходима перегрузка минимум в 20-30%.


Для этого ток несрабатывания реле должен хотя бы на 12% превышать номинал двигателя. Во всех таблицах с характеристиками реле данные приводятся в амперах.


Если данных нет в паспорте.


Бывают ситуации, когда номинальное напряжение устройства неизвестно. Паспорт может быть утерян, данные на корпусе смазаны. Обычно такое случается у тех, кто покупает с рук. Но положение можно исправить несколькими способами:


1. Использовать специальное оборудование, которое автоматически определяет время-токовые показатели (токовые клещи и мультиметр). Анализируют каждую фазу.


2. Если известна хотя бы часть данных, можно найти в Интернете полную информацию. На сайтах производителей часто предлагаются таблицы с характеристиками выпускаемых марок.


Возвращаясь к подбору тепловых реле стоит упомянуть, что важную роль играет страна производства. Европейские аппараты стандартно считаются качественными, но не всегда приспособлены для функционирования в наших условиях. Многие отечественные производители придерживаются мировых стандартов и при этом учитывают особенности местного климата и самих приборов. Кроме того, легче прочитать инструкцию на родном языке, чем мучиться с переводом. Хотя схема подключения реле стандартная, с небольшими нюансами в зависимости от вида устройства. Что касается китайских производителей, то многие из них, например компания CHINT, ориентируются на российского потребителя. При этом качество соответствует европейским брендам.

Защита электродвигателя

Защита электродвигателя


В электродвигателях, как и в многих других электротехнических, устройствах, могут возникать аварийные ситуации. Если вовремя не принять меры, то в худшем случае, из-за поломки электродвигателя, могут выйти из строя и другие элементы энергосистемы.


Для повышения ресурса безаварийной работы двигателя и повышения эксплуатационной надежности, концерн Русэлпром предлагает использовать защиту двигателей.


Применение защиты удорожает двигатель, поэтому выбор типа и количества защит определяется не только технической, но и экономической целесообразностью их установки. Правильный выбор защиты двигателя позволяет получить необходимый эффект с обоснованными затратами.  

Как правило, для двигателей напряжением до 1000 Вт предусматривается:


  • защита от коротких замыканий;

  • защита от перегрузки.


Короткое замыкание в электродвигателе может привести к росту тока, более чем в 12 раз в течение очень короткого промежутка времени (около 10 мс). Для защиты двигателей от коротких замыканий должны применяться предохранители или автоматические выключатели.


Защита от перегрузки устанавливается в тех случаях, когда возможна перегрузка механизма по технологическим причинам, а также при тяжелых условиях пуска и для ограничения длительности пуска при пониженном напряжении.


Для защиты двигателя от перегрузки используется:

  • Тепловая защита;
  • Температурная защита;
  • Максимально токовая защита;
  • Минимально токовая защита;
  • Фазочувствительная защита.


Температурная защита


Наиболее эффективной защитой двигателей является температурная защита.


Температурная защита реагирует на увеличение температуры наиболее нагретых частей двигателя с мощью встроенных температурных датчиков и через устройства температурной защиты воздействует на цепь управления контактора или пускателя и отключает двигатель.


Любой двигатель производства концерна «Русэлпром» по заказу потребителя может быть укомплектован встроенными температурными датчиками для защиты двигателей в аварийных режимах, следствием которых может быть нагрев обмотки до недопустимой температуры.


В качестве датчиков используются полупроводниковые терморезисторы с положительным температурным коэффициентом — позисторы. Датчики встраиваются в лобовые части обмотки статора со стороны противоположной вентилятору наружного обдува по одному в каждую фазу, соединяются последовательно. Концы цепи датчиков выводятся на специальные клеммы в коробке выводов. К этим клеммам подключают реле или иной аппарат, реагирующий на сигнал датчиков.


Датчики реагируют только на температуру, и их действие не зависит от причин возникновения опасного нагрева. Поэтому такая система обеспечивает защиту двигателя как в режимах с медленным нагреванием (перегрузка, работа на двух фазах), так и в режимах с быстрым нагреванием (заклинивание ротора, выход из строя подшипников и другое).


Согласно требованиям ГОСТ 27895 (МЭК 60034$11) температура срабатывания защиты должна соответствовать значениям, приведенным в таблице.


Пороги термозащиты







Тепловой режим

Значение температуры обмотки статора для систем изоляции класса нагревостойкости, град. С

B

F

H

Установившийся (Предельно допустимое среднее значение)

120

140

165

Медленной нагревание (Срабатывание защиты)

145

170

195

Быстрое нагревание (Срабатывание защиты)

200

225

250

Характеристики датчиков температурной защиты


Двигатели с датчиками температурной защиты имеют встроенные в каждую фазу обмотки и соединённые последовательно терморезисторы типа СТ14-2-145 по ТУ11-85 ОЖО468.165ТУ или другие терморезисторы с аналогичными параметрами.


В вводном устройстве двигателей предусмотрены клеммы для подсоединения цепи терморезисторов к исполнительному устройству температурной защиты.


Температура срабатывания датчиков температурной защиты:






Класс нагревостойкости изоляции двигателя

Обозначения типа позистора по ТУ11-85 ОЖО468.165ТУ

Пороговая температура срабатывания позистора, град. С.

В

CТ-14А-2-130

130

F

CТ-14А-2-145

145

H

CТ-14А-2-160

160


Срабатывание температурной защиты происходит при возрастании температуры обмотки до значения, указанного в таблице 13, и температуре позистора, указанной в таблице 13.1. Время срабатывания защиты не превышает 15 с. Исполнительное устройство температурной защиты должно отключать силовую цепь двигателя при достижении сопротивления цепи термодатчиков 2100- 450 Ом.


Сопротивление одного позистора составляет 30 — 140 Ом при 25 градусах C, сопротивление цепи из 3 позисторов составляет 250±160 Ом.


Сопротивление изоляции цепи терморезисторов относительно обмоток статора двигателя при температуре окружающей среды (25 +5)°C составляет:

  • В практически холодном состоянии двигателя находится в пределах от 120 до 480 Ом. Измерительное напряжение при контроле не более 2,5 В.
  • В номинальном режиме работы двигателей при установившемся тепловом состоянии (температура обмотки двигателя <= 140 °C) не более 1650 Ом.


Напряжение, подаваемое на цепь терморезисторов, не более 7,5 В.


Исполнительные устройства


В качестве исполнительного устройства температурной защиты применяется любое устройство позволяющее отключать силовую цепь двигателя при достижении цепью терморезисторов сопротивления в диапазоне 1650-2400 Ом. Время срабатывания устройства температурной защиты при этом должно быть не более 1 с.

Тепловая защита двигателя | КЭБ

Тепловая защита обмоток двигателей — ключевой компонент в оперативном автоматизированном оборудовании. Это создает уровень защиты от чрезмерной температуры обмотки, которая в конечном итоге может привести к необратимому пробою и выходу из строя изоляции обмотки. У EASA есть хорошая страница с хорошими фотографиями типичных неисправностей двигателей — вы же не хотите, чтобы это были вы.

Рассмотрим гипотетический пример — производственная компания использует серводвигатель на новом сборочном станке.Машина начинает работать хорошо, но затем компания решает, что им требуется более высокая производительность, поэтому рабочий цикл двигателя увеличивается. Через некоторое время более высокая частота цикла приводит к более высокому среднеквадратичному току двигателя. Этот более высокий среднеквадратичный ток создает накопленное количество энергии в виде тепла внутри обмоток двигателя.

Двигатель со временем начинает перегреваться. В конечном итоге обмотки двигателя выходят из строя, и производственная линия выходит из строя. Двигатель необходимо отправить в мастерскую для перемотки или полной замены.После расследования компания-производитель определила, что серводвигатель имел термисторную защиту обмотки PTC, но не был подключен к источнику теплового контроля. Провал можно было полностью предотвратить.

Датчики температуры встроены в обмотку двигателя.


Что такое тепловая защита обмотки?

Тепловая защита обмоток может быть в нескольких вариантах, но основной принцип остается тем же. В защите обмотки используется датчик, который регистрирует тепловое состояние обмоток статора двигателя, и при возникновении тепловой перегрузки тепловая защита обмотки вызывает отключение двигателя.

embedded Temp sensors_motor stator windings встроенная тепловая защита двигателя

В зависимости от используемого устройства тепловой защиты методика тепловых измерений и способ взаимодействия устройства защиты с частотно-регулируемым приводом (VFD) KEB могут различаться. Здесь мы рассмотрим некоторые распространенные устройства тепловой защиты обмоток и датчики температуры.


Биметаллическое тепловое реле перегрузки

Биметаллическая полоса — это рабочий элемент теплового реле перегрузки двигателя.Реле тепловой перегрузки — одно из наиболее распространенных и экономичных устройств защиты двигателя от перегрузки, особенно для однофазных двигателей. Как уже упоминалось, тепловые реле перегрузки содержат биметаллическую ленту, а биметаллическая полоса представляет собой механическое устройство, преобразующее изменение температуры в механическое смещение. Биметаллическая полоса состоит из двух разных металлических частей, которые имеют разную степень теплового расширения. Две полосы скрепляются друг с другом с помощью клепки или сварки по всей длине. При нагревании разные свойства теплового расширения заставляют два металла расширяться с разной скоростью.Это заставляет биметаллическую полосу изгибаться / изгибаться в одном направлении при нагревании выше температуры окружающей среды.

Тепловые реле перегрузки устанавливаются в цепи двигателя, и ток, идущий к двигателю, проходит через биметаллический отключающий элемент. Протекающий ток нагревает биметаллическую ленту, что вызывает изгиб биметаллического материала, и после достижения определенной температуры биметаллическая полоса размыкает реле. После размыкания реле ток, протекающий к двигателю, будет отключен, и двигатель и цепь двигателя будут отключены.Реле тепловой перегрузки имеют классификацию, называемую классом отключения, который представляет время реакции на состояние перегрузки. Обычно классы отключения — это класс 10, 20 или 30.

Тепловые реле перегрузки с биметаллическими полосками относительно недороги и не требуют дополнительных средств управления для считывания информации. Они в основном двоичные с состояниями ВКЛ / ВЫКЛ. Обратной стороной является то, что мало что можно сделать, чтобы отреагировать на повышение температуры перед полным отключением.


Датчик термистора PTC

Один из распространенных датчиков температуры, используемых в двигателях KEB, — это термисторный датчик PTC. Датчик PTC — это резистор, сопротивление которого зависит от температуры, а PTC означает «положительный температурный коэффициент». Это означает, что сопротивление увеличивается с повышением температуры. Существует два типа термисторов PTC: линейные и переключаемые. Разница между ними основана на материале, конструкции и производстве.В данном обсуждении мы сосредоточимся только на терморезисторах с положительным температурным коэффициентом переключения.

PTC motor thermal protection Temperature resistance line graph

РТС-термисторы переключающего типа используют поликристаллический керамический материал, который имеет сильно нелинейную кривую сопротивления в зависимости от температуры. В зависимости от окружающей температуры и сопротивления терморезистор PTC переключаемого типа может немного уменьшать сопротивление с повышением температуры, но затем при определенной температуре, называемой критической температурой, T C , реакция сопротивления резко возрастает.Типичная критическая температура термистора PTC переключающего типа составляет 60–140 ° C. При достижении критической температуры сопротивление PTC резко увеличивается до значений более 1000 Ом.

Нелинейная характеристика термисторов PTC имеет преимущество. В критическом диапазоне небольшая разница температур означает большое изменение сопротивления, которое можно измерить и контролировать с помощью частотно-регулируемого привода или контроллера.

Это высокое сопротивление действует как разрыв цепи и размыкает цепь теплового контроля между клеммами T1 и T2 (или T + и T-) на частотно-регулируемом приводе KEB.Эта разомкнутая цепь вызовет отказ привода E.dOH, который остановит двигатель и отключит регулирующий ток. После того, как двигателю и термистору PTC будет дано достаточно времени для охлаждения, двигатель и датчик термистора PTC можно будет снова использовать. Таким образом, термисторный датчик PTC действует как сбрасываемый предохранитель.


Датчик температуры KTY

Датчик температуры KTY — это тип кремниевого датчика, который также имеет положительный температурный коэффициент, аналогичный термистору PTC.Однако зависимость между сопротивлением и температурой для датчика KTY приблизительно линейна. Диапазон рабочих температур может варьироваться в зависимости от производителя сенсора KTY, но обычно он составляет от -50 ° C до 200 ° C.

KTY motor thermal protection Temperature resistance line graph

В пределах диапазона рабочих температур сопротивление датчика может быть вычислено для различных температур с помощью уравнения второго порядка. Как только сопротивление найдено, можно определить температурный коэффициент, а затем, используя температурный коэффициент, можно вычислить температуру на датчике с помощью уравнения, которое оценивает приблизительно линейную зависимость сопротивления от температуры.

Датчики температуры KTY все чаще используются в критических приложениях, особенно с большими дорогостоящими двигателями, такими как моментные двигатели и двигатели с водяным охлаждением.

Причина в том, что датчики KTY позволяют получать более глубокую информацию по показаниям температуры. Например, предупреждения и сокращенные рабочие состояния легче реализовать благодаря точности и линейности результатов измерения температуры.


Датчик PT1000 (RTD)

Датчики PT1000 представляют собой датчики температуры сопротивления (RTD) или платиновые термометры сопротивления (PRT) и поддерживаются стандартом IEC 60751: 2008.Многие датчики RTD сконструированы с использованием проводящего провода, намотанного на керамический сердечник, а в случае датчиков PT1000 материал провода — платина. PT обозначает материал платиновой проволоки, а 1000 обозначает сопротивление в Ом при 0 ° C.

PT1000 motor thermal protection Temperature resistance line graph

Платина

используется в резистивных датчиках температуры, поскольку она имеет линейную зависимость сопротивления от температуры, которая хорошо воспроизводима в диапазоне рабочих температур. Связь между сопротивлением и температурой рассчитывается по уравнению Каллендара-Ван Дюзена, которое можно упростить до линейного уравнения.Поскольку платиновый датчик подвергается воздействию повышенной температуры, сопротивление платины увеличивается прямо пропорционально повышению температуры. При подключении к ЧРП KEB, аналогично датчику KTY, датчик PT1000 может отображать точные данные о температуре двигателя в реальном времени.


Тепловая защита обмоток и частотно-регулируемые приводы KEB

Как видите, многие распространенные датчики температуры могут служить устройствами защиты от перегрева обмоток для сервоприводов и асинхронных двигателей. Однако наличие двигателя с тепловой защитой обмотки — это только часть решения.Если тепловая защита обмотки не подключена к контрольному устройству или схеме, тепловая защита обмотки не имеет значения.

К счастью, частотно-регулируемые приводы KEB имеют клеммы T1 и T2 (или T + и T-) для подключения датчика тепловой защиты обмотки. В зависимости от типа датчика, как описано выше, привод может контролировать сопротивление или выводить температурный отклик обмоток двигателя.

Inverter motor thermal protection sensor inputs Входы датчика тепловой защиты двигателя на KEB VFD

Затем, если обмотки двигателя становятся слишком горячими во время работы, частотно-регулируемый привод KEB вызывает ошибку, которая, в свою очередь, отключает двигатель, позволяя двигателю остыть до безопасного рабочего состояния.


Приводы нового поколения и тепловая защита

В настоящее время для наших приводов серии F5 мы можем поддерживать оценку KTY или PTC. Для нашей серии продуктов F6 / S6 / G6 следующего поколения мы можем контролировать несколько типов датчиков температуры. Например, для F6 мы можем попеременно контролировать PTC, KTY или PT1000 с помощью простого изменения параметров. Если новый двигатель вводится в эксплуатацию и в нем используется другая тепловая защита обмотки, следующее поколение F6 может легко адаптировать и поддерживать новый тип датчика.

Семейство F6 / S6 / G6, являющееся частью нашей серии приводов следующего поколения, предлагает уникальные интерактивные мастера через наше программное обеспечение COMBIVIS 6 для ПК. Внутри этих онлайн-мастеров пользователи могут не только настраивать данные двигателя и рабочие параметры, но и устанавливать пределы и реакции на событие перегрева двигателя.

vfd temperature sensor wizard Расширенное управление температурой двигателя упрощается с помощью программного обеспечения KEB Combivis

. Для оценки KTY и PT1000 вы можете установить уровень температуры предупреждения, уровень температуры ошибки, а также отрегулировать реакцию на уровень температуры ошибки.Также в этих онлайн-мастерах вы можете настроить тип оценки датчика температуры в соответствии с вашим конкретным приложением и двигателем.


Заключение

Возвращаясь к примеру компании-производителя с самого начала, что они могли сделать иначе, чтобы избежать поломки двигателя? Используя частотно-регулируемый привод KEB следующего поколения, такой как F6 / S6 / G6, они могли бы установить тепловую защиту проводов на клеммы KEB T1 и T2 (или T + и T-), а затем скорректировать оценку датчика температуры в соответствии со своими потребностями.Затем, когда двигатель достигнет состояния перегрева, привод отключит двигатель, позволяя двигателю остыть, а производственная компания решит проблему перегрева.

Приводы VFD motor temp sensor input KEB включают вход датчика температуры двигателя


Заинтересованы ли вы в модернизации вашей системы автоматизации с помощью тепловой защиты обмотки?


Если да, свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить это с одним из наших инженеров по применению.


Ресурсы и дополнительная информация

http: // www.resistorguide.com/ptc-thermistor/

https://www.mouser.com/pdfDocs/AAS-PTC-Thermistors-Training.pdf

http://www.hit-karlsruhe.de/hit-mic/projekte/eierkocher/links/183482-in-01-en-Temperatursensor_KTY11.pdf

https://www.ephy-mess.de/fileadmin/Daten/Downloads/Produktkataloge_EN/EPHY-MESS_GmbH_Catalog_Semiconductor_thermistors.pdf

https://en.wikipedia.org/wiki/Resistance_thermometer

https://en.wikipedia.org/wiki/Bimetallic_strip

https: // www.ecmweb.com/content/basics-selecting-overload-relays

http://www.ourdoconline.com/lpcp/1SBC100192C02/mobile/index.html#p=718

.

Купить тепловую защиту двигателя — суперскидки на тепловую защиту двигателя в магазине AliExpress

Отличные новости! Вы находитесь в нужном месте для тепловой защиты двигателя. К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене.Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот топовый термозащитный кожух двигателя вскоре станет одним из самых популярных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели тепловую защиту двигателя на AliExpress. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в тепловой защите двигателя и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов.Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококлассную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь. И, если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе.Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет. Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести тепловую защиту двигателя по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы. На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните лучший опыт покупок прямо здесь.

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о